林曉

（中海石油（中國(guó)）有限公司上海分公司 麗水作業(yè)公司，上海 200000）

0 引 言

KT（A）38-D（M）型康明斯柴油機(jī)自安裝、調(diào)試以來(lái)一直存在熄火困難故障。導(dǎo)致柴油機(jī)熄火困難的根本原因是燃油系統(tǒng)中噴油器計(jì)量孔前的油壓超過(guò)了熄火油壓。通過(guò)對(duì)PT 泵工作原理、工作循環(huán)及燃油系統(tǒng)的組成等分析研究，找出了可能引起熄火困難的幾種原因及處理方法，并且按照“由簡(jiǎn)至繁”的原則逐步進(jìn)行排查，最終找到故障點(diǎn)，經(jīng)檢修后故障解除，確保了設(shè)備的正常運(yùn)行。

1 PT 燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理

PT 燃油系統(tǒng)由油箱、燃油濾清器、PT 燃油泵、低壓輸油管、噴油器、搖臂、推桿、噴油凸輪、回油單向閥和回油管等組成。燃油泵將燃油從油箱中吸起，經(jīng)過(guò)濾清、調(diào)速器等送到噴油器，根據(jù)PT 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，定時(shí)、定量地向發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸噴射燃油，進(jìn)入噴油器的燃油只有20%左右經(jīng)噴油器入氣缸燃燒，余下的80%左右的燃油對(duì)噴油器進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑后通過(guò)回油管線流回油箱。

2 PT 燃油系統(tǒng)熄火困難的原因分析［1］

2.1 斷油電磁閥關(guān)閉不嚴(yán)，無(wú)法斷油

當(dāng)柴油機(jī)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“OFF”狀態(tài)時(shí)，斷油電磁閥斷電，切斷油路，使發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。如果斷油電磁閥由于卡澀、磨損、加工制造等原因，導(dǎo)致斷油閥關(guān)不嚴(yán)，則燃油會(huì)持續(xù)供應(yīng)，從而造成無(wú)法熄火。

此外，引起斷油閥關(guān)不嚴(yán)還可能與燃油的清潔度有關(guān)。當(dāng)燃油中含有雜質(zhì)時(shí)，雜質(zhì)會(huì)殘留在電磁閥閥片位置，使得閥片動(dòng)作卡澀，從而造成斷油閥關(guān)閉不嚴(yán)。

2.2 回油出口單向閥內(nèi)漏，燃油回流

柴油機(jī)回油管線部分管段位置高于噴油器計(jì)量孔，若回油出口單向閥關(guān)閉不嚴(yán)，由于壓差的作用，會(huì)導(dǎo)致燃油回流，燃油通過(guò)噴油器回油孔和環(huán)形油道到達(dá)噴油器的計(jì)量孔前，造成壓力高于熄火油壓，導(dǎo)致熄火困難。

此外，還可能是雜質(zhì)進(jìn)入到閥體內(nèi)，雜質(zhì)將閥芯墊起，使得閥芯不能貼合閥座，造成關(guān)閉不嚴(yán)。

2.3 噴油器密封圈損壞，進(jìn)回油道跑油

噴油器通過(guò)密封圈將缸蓋中的油道分成進(jìn)油道和回油道。當(dāng)噴油器密封圈損壞時(shí)，由于壓差的作用，進(jìn)油道的油會(huì)竄入回油道，使回油道中的壓力上升。當(dāng)柴油機(jī)熄火時(shí)，進(jìn)油道壓力下降，回油道中的壓力超過(guò)進(jìn)油道壓力，燃油竄入進(jìn)油道，導(dǎo)致機(jī)組無(wú)法正常熄火。

出現(xiàn)此故障，無(wú)法直接判斷是哪個(gè)缸出現(xiàn)故障，需要逐個(gè)檢查噴油器，并更換密封圈。密封圈的損壞可能是人員安裝不當(dāng)導(dǎo)致，所以在安裝密封圈時(shí)，需做好噴油器清潔、潤(rùn)滑工作，再進(jìn)行安裝；更換完噴油器密封圈，需重新調(diào)整氣門間隙方可運(yùn)行機(jī)組。

2.4 回油管線流阻大，回油不暢

回油管回油至燃油箱上部，管線根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的空間、油箱的位置及回油的壓力進(jìn)行管線路線設(shè)計(jì)，管線過(guò)長(zhǎng)、通徑小及管線元件多等會(huì)引起流體阻力大、回油管線背壓高，從而導(dǎo)致噴油器回油不暢，殘留的燃油通過(guò)噴油器回油孔和環(huán)形油道，供機(jī)組燃燒，從而導(dǎo)致熄火困難。

當(dāng)出現(xiàn)該故障時(shí)，需要檢查管線是否出現(xiàn)節(jié)流、堵塞現(xiàn)象，需要拆卸疏通，再來(lái)判斷是否設(shè)計(jì)存在缺陷，若是設(shè)計(jì)缺陷，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況重新設(shè)計(jì)回油路線。

3 故障排查

1）解體斷油電磁閥，檢查電路正常，閥芯無(wú)卡澀、磨損和變形現(xiàn)象。更換燃油濾器和油水分離器，對(duì)電磁閥進(jìn)行清洗回裝，停機(jī)仍然熄火困難。

2）從機(jī)組拆開(kāi)回油出口單向閥，檢查彈簧正常、閥芯無(wú)磨損、橡膠密封帶良好。清洗出口單向閥零部件，并回裝，停機(jī)仍然熄火困難。

3）拆開(kāi)柴油機(jī)所有汽缸蓋，逐個(gè)取出噴油器進(jìn)行檢查，未發(fā)現(xiàn)噴油器O 形圈有破損現(xiàn)象。

4）制作安裝壓力表的短接，連接在回油管線進(jìn)口位置，詳見(jiàn)圖1，檢測(cè)回油管線流體阻力，啟機(jī)正常運(yùn)行回油背壓為16.0 kPa 左右，回油壓力超出廠家設(shè)計(jì)要求的最大允許阻力14.0 kPa。

圖1 柴油機(jī)舊回油管線

拆除管線單向閥閥芯，停機(jī)仍然熄火困難。使用軟管模擬最短的回油路線，停機(jī)熄火正常。判斷故障原因?yàn)榛赜凸芫€設(shè)計(jì)存在缺陷，引起回油背壓高，噴油器回油不暢，最終導(dǎo)致柴油機(jī)不能正常熄火，需要重新設(shè)計(jì)回油管線。

4 新回油管線設(shè)計(jì)

4.1 減小回油壓力損失的措施

1）縮小管線進(jìn)出口高度差；2）縮短管線長(zhǎng)度；3）增加管線直徑；4）減少管線上元件數(shù)量。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際空間情況，通過(guò)縮小管線進(jìn)出口高度差、縮短管線長(zhǎng)度及減少管線上的元件，設(shè)計(jì)了新回油管線，見(jiàn)圖2。

圖2 柴油機(jī)新回油管線

4.2 新回油管線背壓計(jì)算

流動(dòng)液體在管線中的總阻力為［2］：∑hf=hf+hf1。（1）式中，hf為直管阻力，hf1為局部阻力，可根據(jù)范寧公式進(jìn)行計(jì)算

式中，λ 為管摩阻系數(shù)，u 為液體流速，L 為管線長(zhǎng)度，d 為管內(nèi)徑。

4.2.1 計(jì)算流體流速

流體流速為

式中，Q 為回油流量，A 為管內(nèi)徑截面積。

廠家提供回油量Q 為94.3 L/h，管內(nèi)徑面積A 為4.91×10-4m3，計(jì)算得u=0.053 m/s。4.2.2 計(jì)算直管阻力

雷諾數(shù)

式中μ 為運(yùn)動(dòng)黏度，回油管線出口溫度大于60 ℃，選取0號(hào)柴油μ=0.29 mm2/s。

管摩阻系數(shù) λ=75/Re。 （5）

計(jì)算得λ=75÷383.8=0.2；

4.2.3 計(jì)算局部阻力

彎頭內(nèi)徑為22 mm，u1=du/d1=0.06m/s。

通過(guò)查詢管件局部阻力系數(shù)表得：標(biāo)準(zhǔn)90°彎頭，ζ1=0.75；彎頭連接直管處出現(xiàn)突然擴(kuò)大，ζ2＝（d/d1-1）2=0.019，彎頭連接直管處出現(xiàn)突然縮小，ζ3=0.5（1-d1/d）=0.06，新設(shè)計(jì)回油管線上共有5 個(gè)彎頭。

4.2.4 計(jì)算回油背壓

流體總的壓力損失：△P=∑hfρ==82.06 Pa，管線回油背壓：P=△P+△W=1 090.06 Pa，小于廠家設(shè)計(jì)要求的最大允許阻力1 400 Pa，符合設(shè)計(jì)要求。

4.3 試運(yùn)行

首先使用軟管模擬新回油管線路線，多次試運(yùn)行停機(jī)熄火正常。利用舊回油管線，改造出新的回油管線，多次試運(yùn)行停機(jī)熄火正常，柴油機(jī)熄火困難故障解除。

5 結(jié) 語(yǔ)

在解決康明斯柴油機(jī)熄火困難故障過(guò)程中，掌握了PT 燃油系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理等相關(guān)知識(shí)，總結(jié)了可能引起柴油機(jī)熄火困難故障的各種原因，為以后出現(xiàn)類似故障的原因查找及排除提供參考。

［1］ 楊學(xué)成.柴油機(jī)熄火困難的原因［J］.工程機(jī)械與維修，2012（10）：178-179.

［2］ 王惠民.流體力學(xué)基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2005：44-77.